GPS-Uhr auf Arduino

Hallo, mein Name ist Dmitry, heute werde ich Ihnen erzählen, wie ich eine GPS-Uhr erstellt habe. Am Ende des Artikels befindet sich ein Link zur Firmware und zum CAD-3D-Modell.

Also wollte ich etwas auf dem Arduino machen und gleichzeitig etwas Nützliches. Und meine Wahl fiel auf die Uhr, aber nicht nur auf die Uhr, sondern gleichzeitig auf die Uhr mit Zeitsynchronisation per GPS und Wecker.

Designbeschreibung

Hier werde ich auch Preise in Dollar angeben und die Lieferung berücksichtigen. Alle Komponenten wurden auf einer bekannten chinesischen Website gekauft, was ich nicht sagen werde, sonst wird es als Werbung betrachtet.

1. Ardurino Uno Zentrum des gesamten Systems - Preis 3,45 $.
2. GPS-Modul VK2828U7G5LF - Preis 6,21 $.
3. CD4026BE Treiber für Digitalanzeigen 5-tlg. Preis 2,20 $.
4. Anschlüsse für 16Pins-Treiber. Ich habe sie gekauft, um die Treiber beim Löten nicht zu beschädigen. Der Preis beträgt 0,51 $.
5. 7-Segment-Digitalanzeigen 1,8 Zoll mit einer gemeinsamen Kathode müssen dies berücksichtigen. Anzeigen mit einer gemeinsamen Anode können mit dem CD4026BE nicht gesteuert werden. 4 Stk Preis $ 3.63.
6. Anschlüsse für Digitalanzeigen 5Pins 10 Stck. Diese Anschlüsse haben viel Blut von mir getrunken. Tatsache ist, dass die Beine der Digitalanzeigen etwas dünner sind als die üblichen Stifte, die in sie eingeführt werden. Biegen Sie daher die Enden der Beine der Digitalanzeigen zur Seite. Der Preis beträgt 1,57 $.
7. 220 Ohm Widerstände. Ich benötige 40 Stück, um den Strom in der LED-Schaltung zu begrenzen. Aufgrund von Unerfahrenheit habe ich 2 Watt bestellt, aber natürlich passen sie auch für 0,5 Watt. Der Preis beträgt 2,22 $.
8. 12 kOhm Widerstände. Ich habe sie als "Klimmzüge" für Tasten gekauft, aber dann habe ich herausgefunden, dass Ardurino einen eingebauten Widerstand hat, der im PullUp-Modus aktiviert wird. Aber sie haben sich als nützlich erwiesen, als ich die Helligkeit der beiden zentralen LEDs an die Helligkeit der digitalen Anzeigen anpassen musste. Beim parallelen Löten von 5 Teilen erhielt ich 2,3 kOhm. So kamen sie immer noch in praktischen 20 Stück. Preis 0,68 $.
9. Der Lautsprecher ist aktiv. Preis 0,82 $.
10. LED rot 10 Stk. Der Preis beträgt 1,25 $.
11. Eine Schleife aus 20-cm-Dupont-Leitungsdrähten. Ich habe sie als Drahtquelle für den Anschluss von Komponenten verwendet. Der Preis beträgt 1,13 $.
12. Der Encoder wird benötigt, um die Alarmzeit und die Einstellungen einzustellen. Ich habe mich für den Encoder entschieden, weil damit die Zeiteinstellung hundertmal vereinfacht wird. Warum die Encoder nicht überall in allen Stunden des Geistes verwendet werden, kann ich mir nicht vorstellen. Der Preis beträgt 0,98 $.
13. Knopf für Encoder. Der Standardstift ist schrecklich. Preis 1,31 $.
14. Taste mit eingebauter LED. Der Preis beträgt 0,87 $.
15. Lichtsensor BH1750 (ich habe den kurzen gewählt). Natürlich wollte ich, dass die Uhr ihre Helligkeit automatisch anpasst. Preis 0,81 $.
16. Mosfet-Modul 2 Stk. Warum 2 Stück? Wie Sie verstehen, verwende ich das erste, um die Helligkeit des Zifferblatts zu steuern, und das zweite, um das GPS-Modul auszuschalten. Natürlich verfügt es über einen Schlafmodus, aber in diesem Modus wird es nicht vollständig ausgeschaltet, sodass ich es mit einem Mosfet in den Schlafmodus versetze. Soll ich das GPS-Modul ausschalten? Ja, es kostet, wenn das GPS eingeschaltet ist, die Uhr 120 Milliampere verbraucht und wenn sie ausgeschaltet ist, nur 80 Milliampere. Warum ist das Modul? Weil Mosfets nur in Chargen von 10 Stück verkauft werden und ich nicht so viel brauche. Preis 1,06 $.
17. Induktiver Sensor CJMCU-0101. Preis 1,73 $.
18. Satz 40-poliger Buchsenstecker 5-tlg Sie müssen verwendet werden, um die Drähte mit der Platine zu verbinden. Sie fragen sich vielleicht, warum ich diese Anschlüsse nicht für digitale Anzeigen verwendet habe? Weil ich diese Stecker von Anfang an bestellt habe und dann festgestellt habe, dass sie mir nicht ausreichen würden. Der Preis beträgt 1,56 $.
19. Acryl besteht aus Körper. Ich habe 2 Stück genommen. Die ersten 200x200x4 mm Translucent von ihnen habe ich die Vorder- und Rückseite gemacht. Das zweite 200x200x3 mm ist komplett schwarz daraus habe ich Seitenwände gemacht. Ich klebte die Platten mit Hotmelt aneinander. Preis $ 13.03.
20. Spezieller Messerhaken zum Schneiden von Acryl. Preis 2,01 $
21. Zwei doppelseitige Montageplatten 9x15 cm. Preis $ 4.18.
22. Silikon selbstklebende Beine 4-tlg. Der Preis beträgt 0,88 $.
23. Sechseckige Messinggestelle für M3X12-Platinen 20 Stück Format Vater Mutter. Und M3x20 10 Stück Format Mutter Mutter. Preis $ 3.67.
24. Schrauben schwarz mit einem Kopf unter einem inneren Sechseck von 20 Stück. Preis 2,06 $.
25. Entwicklungsboard und Jumper dafür. Sie benötigen es, um die Funktionsfähigkeit Ihrer Komponenten zu überprüfen, bevor Sie sie installieren. Preis $ 3,77.

Möglicherweise benötigen Sie eine Stromversorgung, wie gesagt, die Uhr verbraucht während der Synchronisation 120 Milliampere, wenn das GPS-Modul nicht angeschlossen ist, nur 80 Milliampere, aber ich hatte eine.

Außerdem empfehle ich dringend, alle LEDs sowohl mit Arduino als auch mit Modulen auszulöschen, da sich sonst eine echte Disco in der Uhr befindet.

Infolgedessen haben wir zum Zeitpunkt des Schreibens 60,72 USD oder 4007 Rubel. Wenn Sie keinen Multimeter-Lötkolben und kein anderes Lötzubehör haben, müssen Sie für diese ungefähr das Gleiche angeben.

Arbeitsprinzip

Beim Einschalten zeigt die Uhr die Anzahl der Satelliten an, die das GPS-Modul sieht. Nach der Synchronisation zeigt die Uhr die Uhrzeit an. Wenn Sie auf den Encoder klicken, können Sie den Alarm einstellen. Die Taste schaltet den Alarm ein und aus, während angezeigt wird, ob der Alarm aktiviert ist. Wenn der Alarm ausgelöst wird und Sie Ihre Hand auf die Uhr legen, können Sie sie in den Schlummermodus versetzen (die Alarmanzeige blinkt gleichzeitig).
Wenn Sie bei gedrückter Alarmtaste auf den Encoder klicken, können Sie die gewünschte Zeitzone einstellen (Standard +3). Durch anschließendes Drücken des Encoders können Sie den Verzögerungsmodus-Schlummeralarm einstellen.

Nun, da dies eine GPS-Uhr ist, haben sie einen "geheimen" Modus. Wenn Sie sie durch Halten der Alarmtaste einschalten, wechselt die Uhr in den Wann-Modus und sendet Daten vom GPS-Modul über den USB-Anschluss. Mit dem Programm u-center können Sie diese Daten anzeigen. Wenn die Alarmanzeige aufleuchtet, bedeutet dies außerdem, dass die Uhr die Koordinaten gefunden hat. Wenn Sie den Encoder drehen, sehen Sie zuerst den Breitengrad und dann den Längengrad.

Fotoshooting

Rückansicht bei entferntem Gehäuse.


Die Rückwand ist dagegen.


Platine mit digitalen Anzeigen vorne.


Platine mit digitalen Anzeigen auf der Rückseite.

Fazit

Trotz der hohen Kosten dieser Uhren bin ich immer noch zufrieden mit ihnen. Wie Sie wissen, konzentriert sich der Hersteller auf die Bedürfnisse des Durchschnittsverbrauchers. Und dank Arduino können Sie ein Produkt kreieren, das Sie voll und ganz zufriedenstellt.

Firmware zusammen mit einem CAD 3D-Modell.

Dieses Modell wurde mit dem Softwarepaket Creo Parametric (ehemals ProEnginer) erstellt. Zum Anzeigen benötigen Sie entweder Creo Parametric selbst oder einen Viewer namens Creo View Express. Sie können es von der ptc-Website herunterladen, müssen sich jedoch bei ihnen registrieren.

Update

Das Modell wurde in das PDF-3D-Format konvertiert. Jetzt können Sie das Modell über die Acrobat Reader-Datei im Ordner CAD-3D-Model / 01_clock.pdf anzeigen.

Update 2

Es wurde die Möglichkeit hinzugefügt, den Zeitpunkt der letzten Synchronisierung herauszufinden. Wenn Sie im normalen Modus den Encoder nach rechts drehen, können Sie zuerst den Zeitpunkt der letzten Synchronisation und dann den Zeitpunkt des Alarms ermitteln. Nach 10 Sekunden wird die Anzeige für eine Weile wieder zurückgesetzt.